隧道主體結構細部構造防水技術研究

劉 明 才

(中鐵十四局集團第二工程有限公司，山東 泰安 271000)

隨著我國經濟和科學技術的進步，基礎設施建設也在不斷擴大，其中隧道工程的建設占有相當大的比重，近年來我國的隧道施工技術得到迅速的發展，然而施工中仍有許多問題亟待解決。例如隧道滲漏水是一種普遍存在而且危害性極大的病害，是所有隧道工程建設者所不得不重視的問題，“十隧九漏”正是說明了隧道防水失效的常態性。其中隧道主體結構施工縫和變形縫的防水失敗最容易導致隧道后期運營期間的滲漏水[1]。對于靠近水源地質條件復雜甚至是穿越湖底海底的隧道，其水壓高，水源無限穩定補給，且不具備自然排水的條件，在隧道施工時防排水問題更加突出，且防排水系統一旦失效，后果是災難性的[2，3]。如圖1所示為某隧道由于建設過程中防水技術處理不當，造成后期的隧道使用過程中出現嚴重的滲漏水問題。

1 隧道細部構造防水技術現狀

1)防水設施。隧道結構中主要有：施工縫、變形縫等其他一些細部結構。這些位置往往需要施工人員投入大量的精力去保證防水質量。工程中常使用的防水材料主要有兩類：止水帶類和防水密封涂料類。隧道主體結構的細部防水在設計上要求各種防水材料定位準確，連接密貼牢固。

2)施工縫處防水。施工縫處通常依靠止水帶(條)、膨脹止水條等材料設施進行防水。根據止水帶(條)安放的位置不同，施工縫防水構造主要有外貼式止水帶防水和中埋式止水帶防水兩類。如圖2所示，圖2a)與圖2c)屬于中埋式防水構造，圖2b)屬于外貼式防水構造。

3)變形縫處防水。變形縫處防水通常依靠止水帶、填縫板和密封材料三類防水設施。止水帶的埋置方式有外貼式和中埋式兩種，變形縫處的止水帶需要具有較好的止水能力，同時能夠適應隧道主體結構的變形。填縫板也應具有一定的可變形性，一方面用于填充變形縫，另一方面可以支撐止水帶及密封材料。密封材料對變形縫起到止水密封的作用，且應當具有可變形性。變形縫中埋式止水帶的設置如圖3所示。

2 細部構造防水特色施工工藝

2.1 工程概況

該隧道地理位置附近主要發育有12條季節性溪流，溝面寬約1.0 m～3.8 m，勘察期間水面寬約0.2 m～1.2 m，水深0.2 m～0.4 m，最大洪水水位約0.3 m～1.5 m。水位暴漲暴落。雨水下滲為地下水主要補給來源。其中隧道進口端左洞ZK201+369～ZK201+405段及右洞K201+306～K201+342段在開挖時巖體為微風化熔結凝灰巖，巖體破碎、節理裂隙發育且處于富水段，明水流呈線狀，且有多處股水狀,給隧道施工及后期運營帶來安全隱患。

2.2 主體結構防水方案

為了確保施工安全，防止運營期滲漏水，隧道主體結構采用全包防水，對該隧道進口左洞ZK201+357～ZK201+393碎裂圍巖段進行小導管注漿改善圍巖結構，對裂隙水進行封堵，具體為在圍巖拱部及邊墻位置打設φ50×4鋼花管，長度為5 m，每環15根，間距環向×縱向為1 m×1 m，對此段圍巖進行注漿處理，頂板迎水面采用噴涂型聚脲防水涂料(厚度≥1.5 mm)。

2.3 施工縫防水施工

前期處理：施工前需要處理干凈積水，并阻斷流入施工作業面的活水。實踐證明，較好的施工作業環境，有利于保證止水帶的安裝質量，進而提升防水效果[5]。

橫向垂直施工縫施工：1)橫向垂直施工縫的間隔距離以25 m為一個單位。2)采用中埋式鋼邊橡膠止水帶作為第一道防水設施，并兜繞成封閉環與外貼止水帶配合使用。3)跳段施工。4)設置后澆帶，寬度為0.7 m～1.0 m。5)后澆帶混凝土采用微膨脹混凝土。

縱向水平施工縫施工：1)設置鍍鋅鋼板止水帶及遇水膨脹止水膠。2)避免縱向施工縫齡期差別過大，盡量減小兩次澆筑混凝土的時間間隔，縱向施工縫的齡期差為1 d，以保證結構混凝土不會開裂。

為了保證施工縫止水帶周邊混凝土的澆筑質量，該項目的施工做法是安設時將止水帶向上保持一定的角度，如圖4所示，以利于混凝土澆筑時的密實度，避免氣泡的產生。傳統的水平安設方法則容易造成結構頂板及底板發生滲漏水。

2.4 變形縫防水施工

隧道建設變形縫采用的方法是在側墻的下部采用中埋式帶有鋼邊的橡膠止水帶收口防水，并使用遇水膨脹橡膠材料封口。外貼式止水帶在側墻頂部采用嵌縫密封膠封頭，變形縫內側采用高模量密封膠整環嵌縫。鋼邊橡膠止水帶兩翼帶有鋼板，能夠與四周的混凝土結構以及橡膠之間產生較大的粘結力，該結構變形時只存在橡膠局部的變形而緊縮或推屈，而鋼板和混凝土粘結較好，從而使止水構件承受較小的推力或扭力，變形較小保證了其防水抗滲性能[4]。

外貼式止水帶是利用橡膠的高彈性，在外荷載的作用下產生彈性變形而與混凝土緊密結合，從而起到防滲漏水的作用。中埋式鋼邊橡膠止水帶與外貼止水帶配合使用，能夠保證遇水膨脹橡膠止水條的位置固定，同時防止其反復伸縮而導致失效的弊端，同時又能提高結構的防水效果。所有施工縫表面涂刷水泥基滲透結晶型防水涂料，該涂料滲透到混凝土內部，與毛細管道中游離的物質反應形成不溶于水的結晶體阻塞毛細孔，以達到防水的目的。

3 細部防水構造注意的問題

3.1 外包防水層保護

外包防水層是隧道防水的第一保護層，完整有效的外包防水層能夠降低隧道主體結構中施工縫、變形縫等細部構造節點處的滲漏水的可能性，保護隧道混凝土主體結構，延長防水混凝土后期的抗滲性、抗腐蝕性的工作時間。為此在鋪設防水卷材加強層時，應當首先對混凝土表面進行處理，保證混凝土表面無鐵絲等異物伸出損壞防水卷材，保證混凝土表面光滑無混凝土凸塊和凹槽以便于防水卷材與混凝土緊密粘結[6]。

3.2 結構施工縫合理齡期差

為了保證兩次澆筑的混凝土收縮應力及后期混凝土產生強度時間盡可能同步，施工縫的施工期間隔不能太長，否則將導致兩次澆筑的混凝土收縮狀態嚴重不一致，后期混凝土極易開裂損壞。

3.3 選用復合式防水結構

變形縫、施工縫是混凝土澆筑的不連續位置，隧道結構的防水的薄弱環節，單一的防水設計效果不佳很難滿足隧道防水的要求。針對施工縫應當根據實際情況選擇遇水膨脹止水條、外貼式止水帶、中埋式止水帶、預埋注漿管等設施中的兩種及以上復合使用。針對變形縫應當選擇中埋式止水帶、外貼式止水帶、可卸式止水帶、防水密封材料、外貼防水卷材、外涂防水材料等設施中的兩種及以上復合使用。

3.4 隧道變形縫距離設置

若隧道主體使用了防水混凝土，其變形縫的間距設置顯得更為重要，直接影響混凝土產生裂縫的概率。合理設置變形縫的距離，可以大大降低裂縫產生的可能性或減少超出允許范圍的裂縫數量[7]。

4 結語

隧道施工及后期運營過程中均可能發生滲漏水，因此防水在隧道建設中占有舉足輕重的地位。文章得出以下結論：

1)采用該細部構造防水技術施工，隧道在富水段進行打眼、放炮、出渣等各個工藝中，觀察已完成的施工縫變形縫部位均無滲漏水現象。

2)采用小導管注漿的方法對富水段的碎裂圍巖進行加固，對圍巖裂隙水進行封堵，具有較好的防水效果。

3)保護外包防水層、防止澆筑混凝土開裂、可以降低工程發生滲漏水的概率。

4)施工縫及變形縫采用復合式防水結構，合理設置隧道變形縫的距離可以達到較好的防水效果。

[1] 李 偉,楊其新,楊 丹.隧道襯砌施工縫和變形縫防水新方法的研究[J].鐵道標準設計,2008(2):75-78.

[2] 王秀英,譚忠盛,王夢恕.鉆爆法施工的海底隧道結構防排水技術研究[J].中國工程科學,2009,11(7):71-75.

[3] 王夢恕，皇甫明.海底隧道修復中的關鍵問題[J].建筑科學與工程學報，2005,22(4)：1-4.

[4] 雷子謙.地鐵隧道細部構造防水施工技術[J].現代城市軌道交通,2011(S1):79-81.

[5] 夏明耀,曾進倫.地下工程設計施工手冊[M].北京：中國建筑工業出版社,2014.

[6] 璩繼立,楊 歡,李陳財,等.國內外地下工程防水技術新進展[J].水資源與水工程學報,2012,23(6):111-115.

[7] 帥建國.地鐵區間隧道施工縫、變形縫的防水技術研究[J].鐵道標準設計,2004(3):65-67.